高速公路预应力混凝土空心桥的施工探讨

刘永胜 尹路宁 贾永发

(1.中交一公局二公司，北京 100000; 2.宁波市公路局路桥处，浙江 宁波 315000)

进入新世纪尤其是“十一五”时期以来，我国国民经济驶入了高速发展的快车道，支撑国民经济快速发展的基础设施建设步伐因此也得到加快。《国家中长期铁路网规划》和《国家中长期交通运输规划》等一批涉及交通基础设施的规划预示着路桥建设必将迎来新一波跃进浪潮，而且对路桥施工质量也提出了更为严格的要求，因为近几年各地陆续出现的桥梁垮塌或断裂等事件给路桥施工质量和施工安全问题敲响了警钟，这其中既有人为因素，但也有施工新技术应用不到位的问题。随着桥梁工程技术的日益发展，我们必须调整思路，借助现代路桥施工技术来提高路桥施工的科学性和技术水平。当前，困扰桥梁施工领域的突出性难题是怎样加大路桥设计的承载力。这就要求我们充分利用现代路桥施工技术，从而提高路桥承载力及使用的寿命，确保桥梁不因技术问题而出现质量问题，以更好地支撑国民经济快速的向前迈进。预应力混凝土技术的优点颇多，具备较强的抗裂性、抗渗性，除此之外，还具有高刚度、高强度的特性，这些优点对解决桥梁施工中容易出现的承载力不足而致断裂问题具有显著的应用优势。

绥北高速公路A7和B5标段全段设计大、中、小桥梁共计41座，是绥北线上最大的桥标，因此桥梁施工成败关系着整个工程的成败。本文从介绍预应力技术概念出发，结合绥北公路的施工环境，对预应力技术在混凝土孔桥施工设计中所起的作用进行了分析，除此之外，还从施工的角度探讨了预应力混凝土施工管理对桥梁施工所起的借鉴意义。

1 预应力技术的概念

预应力技术的工作原理应用于路桥工程中，它在混凝土工程中也起到无可比拟的作用。构建预应力混凝土构件，然后利用混凝土构件所产生的预应力状态来减小、抵消外荷载所引发的拉应力。即借助混凝土非常高的抗压强度来弥补抗拉强度所带来的不足，从而达到延迟受拉区混凝土开裂的目的。路桥工程中，预应力混凝土在结构上采用强度很高的钢材及混凝土，这样就可以使预应力混凝土构件具有很强的抗裂性、抗渗性、抗剪性和抗疲劳性的特点。除此之外，还能达到节约钢材、混凝土，减小结构截面尺寸，降低结构自重，防止开裂和减少挠度的有效目的。对桥梁工程来说，预应力混凝土施工技术兼具了经济与美观的特点，这在把桥梁作为城市景观工程的城市规划中有着绝佳的应用前景。

2 绥北高速公路桥梁施工环境介绍

从施工环境来看，项目地区自然区划为西部温和半湿润地区，冰冻指数2 400～2 800之间，为重冰冻地区，最大冻深2.2 m。气候受地形影响较小，受内陆及海洋高低气压和季风的交替影响较大，在极地大陆气团控制下，冬季漫长，气候严寒、干燥，有效施工期短;夏季受副热带海洋气团影响，降雨集中，气候温热、湿润;秋冬两季是冬夏季风交替时期，气候多变。春季多大风，降雨少，易发生干旱;秋季降温急剧，常有霜冻发生。区域内年平均气温在1.3℃～4.0℃之间，由北向南逐渐升高，年平均降水量是483 mm，多集中于夏季6月～8月。冬季多西北风和偏北风，夏季多偏东风和偏南风，风速较小，年平均风速3.3 m/s～3.6 m/s。结合预应力技术的优势和适应环境，可以发现，在绥北高速公路段进行预应力桥梁混凝土施工具备绝佳的可行性。

3 在混凝土空心桥梁施工中，预应力技术的具体应用

3.1 在受弯构件中，预应力技术的应用

将预应力技术应用到受弯构件中，主要基于混凝土加固的目的。考虑到碳纤维有着极高的强度且施工操作起来简单易行，所以采用粘贴碳纤维片材来加固钢筋混凝土受弯构件的方法得到了大力推广及广泛的应用。但是由于加固前的结构就已经出现了初始内力，并且混凝土已经出现初始压应变和拉应变，而当压区混凝土压应变达到混凝土的极限压应变时，构件的承载力也到了极限，因此，倘若初始应变较大，而构件又遭到破坏时，碳纤维片材强度高的优势便得不到发挥，对此我们提出了应变措施。绥北段冬季环境恶劣，冰冻指数极高，属重冰冻地区。如此高的冰冻深度极易对钢筋混凝土构件造成冲击，使其变得脆弱易折和弯曲。而采用预应力技术利用混凝土本身具备的压应变和拉应变力，来抵消外部负荷的冲击，以便提高桥梁的承受能力。

3.2 在加固施工中，对预应力技术的应用

在桥梁加固工程中，普遍是通过增强构件及改善结构性能来恢复、提高桥梁的承载能力，由此来延长桥梁的使用寿命，从而达到高强度的桥面作用力的要求。而加强薄弱构件，增加辅助构件，改变结构体系，减轻恒载成为改造的主要技术途径。加固桥面主要有以下几种方法:加固桥面补强层、增大截面与配筋加固、加固体外预应力、粘贴钢板、改变结构受力体系、增加横向联系、粘贴碳纤维布等。实际上，减小加固施工时混凝土的初始应变，才是混凝土卸载的目的所在。而所走的路径是可预先对构件施加预应力，使受压区产生拉应力，同时受拉区产生压应力影响，减小构件在初弯矩作用下的拉应变及压应变，以便提高构件的应变增量，从而加固钢筋的应力，使加固钢筋的效果得到最大可能性的发挥。绥北段冬季环境恶劣，属重冰冻地区;夏季降雨集中，气候湿润;而春季干燥秋季多霜冻，这种恶劣的环境容易对桥面的加固造成干扰，这种冲击对空心桥影响较为明显，采取预应力技术施工可以解决以上问题。

3.3 在钢筋混凝土多跨连续梁中预应力技术的应用

多跨连续梁分为正弯矩区和负弯矩区，一般负弯矩在支座处，正弯矩在跨中处。当梁的抗弯承载力及抗剪承载力不符合要求时，就需要进行加固处理。而当跨中正弯矩区抗弯承载力不符合要求时，可采用粘贴碳纤维的方法对其进行加固处理。

4 预应力混凝土的施工过程管理重点

首先，预应力混凝土结构的施工过程管理要以材料的管理为基础，根据工程设计要求来对进场材料进行有针对性的验收检验，从而保证进场材料质量符合设计的要求。另外，由于预应力混凝土结构对所采用的预应力筋的要求极高，因此必须对其进行严格合理的存放管理，从而保证预应力筋的质量。此外，对施工过程中预应力筋的切割也要严格按照规范进行操作。切割的一般办法是通过砂轮锯或切断机进行截断，这样就会避免电弧切割等方式对预应力筋造成损伤。除此之外，路桥施工企业还要重视对预应力混凝土施工技术的管理。要仔细对设计图纸及施工方案进行分析比对，并掌握工程施工过程中的各项控制重点，从而更好地为控制路桥工程预应力混凝土结构的施工力度及方向打下坚实的基础。需要注意的是，必须熟悉预应力混凝土构件制作的技术要点。在实际施工过程中，施工企业还必须根据工程的实际情况及设计方案、施工方案，并按照技术要求和技术要点进行科学的管理，以此保证施工质量达到设计的要求，防止出现偏差。最后，路桥施工企业还应重视对预应力混凝土施工技术的管理，保证路桥工程预应力混凝土结构的质量，为后续的施工打下坚实的基础。

5 结语

本文从介绍预应力技术的概念入手，以绥北高速公路空心桥施工为例，重点探讨了在桥梁工程施工中对预应力技术的应用，并探究出预应力技术的主要应用方向及途径，即主要应用在桥梁受弯构件加固、混凝土加固和钢筋混凝土多跨连续梁加固中。接着又从施工阶段着眼，综述了对预应力混凝土施工过程的管理。从预应力混凝土结构设计、预应力的材料管理以及最后的技术管理等方面分析了预应力施工时需要注意的要点。当然，预应力施工并非一气呵成，也存在着许多缺陷或障碍。预应力施工存在的主要问题:

1)波纹管堵塞，多是由施工单位未能按照施工规范操作或波纹管自身质量问题所致。

2)后张预应力结构张拉力控制问题，张拉力失控出现长度误差。

3)预应力结构张拉前出现裂隙问题，多是由干缩反复和温差骤变造成的。

4)预应力钢筋孔道堵塞问题，多发生在后张法构件中，主要是由于抽芯过早而水泥混凝土未凝固所致。目前绥北施工队成立了项目工程办公室并加强了组织领导，目的是对每道工序、每个技术要点都确保做到严格执行落实，保证技术运用在合理的位置上，发挥其真正的效果。

［1］刘虎祥.浅谈预应力桥梁施工技术［J］.工程技术，2011(12):92-95.

［2］金龙云，李浩铭.浅析路桥施工中预应力技术的应用［J］.应用技术，2011(1):35-38.

［3］何 饶.浅谈路桥施工中预应力的应用及存在的问题［J］.工程技术，2008(21):9-11.

［4］田丰源.如何解决路桥工程施工预应力应用中存在的问题［J］.硅谷，2009(24):23-25.